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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5684246
(24)【登録日】2015年1月23日
(45)【発行日】2015年3月11日
(54)【発明の名称】波エネルギ発電システム
(51)【国際特許分類】
F03B 13/18 20060101AFI20150219BHJP
【ＦＩ】
F03B13/18
【請求項の数】36
【全頁数】34
(21)【出願番号】特願2012-515030(P2012-515030)
(86)(22)【出願日】2010年6月8日
(65)【公表番号】特表2012-529597(P2012-529597A)
(43)【公表日】2012年11月22日
(86)【国際出願番号】US2010037682
(87)【国際公開番号】WO2010144384
(87)【国際公開日】20101216
【審査請求日】2013年4月15日
(31)【優先権主張番号】61/185,413
(32)【優先日】2009年6月9日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】61/243,328
(32)【優先日】2009年9月17日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】511299344
【氏名又は名称】ヒーリー、ジェイムズ ダブリュ．
【氏名又は名称原語表記】ＨＥＡＬＹ，Ｊａｍｅｓ Ｗ．
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】ヒーリー、ジェイムズ ダブリュ．
【審査官】
山本 崇昭
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０４２０８８７８（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第００６４４０９３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０３３２７６３３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５４１１３７７（ＵＳ，Ａ）
【文献】
実公昭０３−００１１０６（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】
特開昭５６−０１８０７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０３Ｂ １３／００−１３／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
垂直方向に沿った波の運動に応じて移動する浮揚体及びそれに関連付けられた垂直方向相対静止体と、
圧縮機シリンダ及び圧縮機ピストンを有する作動用の圧縮機であって、前記圧縮機ピストンは、対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するために、前記圧縮機シリンダに対して往復動するように取り付けられる前記圧縮機と、
圧力調整機であって、
前記対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け取るように、前記圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンク、
前記圧力調整機タンク内に配設され、かつ、前記調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストン、および
一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れを出力するために、前記調整機チャンバ内の圧縮空気に対して前記浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために前記浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った振動を制限するために前記浮揚ピストンに接続された液圧式減衰システムを有する前記圧力調整機と、
衝撃空気タービン及び発電機の組合体であって、一定の圧力下の前記圧力調整機からの前記圧縮空気の流れの出力を受け取って前記衝撃空気タービンを回転させて、発電するための前記発電機を駆動するように、前記圧力調整機に連通して配設された前記衝撃空気タービン及び発電機の組合体とを備える波エネルギ発電システム。
圧縮機シリンダ及び圧縮機ピストンを有する作動用の圧縮機であって、前記圧縮機ピストンは、対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するために、前記圧縮機シリンダに対して往復動するように取り付けられる前記圧縮機と、
圧力調整機であって、
前記対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け取るように、前記圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンク、
前記圧力調整機タンク内に配設され、かつ、前記調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストン、および
一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れを出力するために、前記調整機チャンバ内の圧縮空気に対して前記浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために前記浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った振動を制限するために前記浮揚ピストンに接続された液圧式減衰システムを有する前記圧力調整機と、
衝撃空気タービン及び発電機の組合体であって、一定の圧力下の前記圧力調整機からの前記圧縮空気の流れの出力を受け取って前記衝撃空気タービンを回転させて、発電するための前記発電機を駆動するように、前記圧力調整機に連通して配設された前記衝撃空気タービン及び発電機の組合体とを備える波エネルギ発電システム。
【請求項2】
前記圧縮機は、前記対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するように、前記圧縮機シリンダに対する前記圧縮機ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記圧縮機ピストンと、前記圧縮機ピストンに対向する前記圧縮機シリンダの壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムをさらに備える請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項3】
前記圧力調整機は、前記圧力調整機タンクに対する前記浮揚ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記浮揚ピストンと、前記浮揚ピストンに対向する前記圧力調整機タンクの壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムをさらに備える請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項4】
前記関連付けられた垂直方向相対静止体は、垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンを備え、前記圧縮機シリンダは、前記浮揚体とともに垂直方向に沿って移動するように取り付けられており、前記圧縮機ピストンは、前記垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられる請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項5】
前記圧縮機シリンダは、水の表面上における垂直方向に沿った波の運動に応じて垂直方向に沿って移動するように浮揚体に取り付けられており、前記圧縮機ピストンは、それに関連付けられ、かつ垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられる請求項４に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項6】
前記関連付けられた垂直方向相対静止体は、陸上又は汀線土台を有し、前記圧縮機シリンダは、前記陸上又は汀線土台に取り付けられ、前記圧縮機ピストンは、水域の表面の垂直方向に沿った運動に応じて移動する前記浮揚体に取り付けられる請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項7】
前記浮揚体は、水域の表面の垂直方向に沿った運動に応じて加圧される空気の容積上に配設される請求項６に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項8】
前記浮揚体は、水の表面の往復動に応じて加圧される閉鎖加圧空気柱上に配設され、前記波エネルギ発電システムは、前記閉鎖加圧空気柱に連通した空気処理装置であって、前記閉鎖加圧空気柱内の空気の質量を増減させて、潮汐の変化に伴う前記浮揚体の基準線位置を調節するように構成された前記空気処理装置をさらに備える請求項７に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項9】
前記圧縮機シリンダが陸上又は汀線に配置され、
前記圧縮機シリンダは、上部圧縮チャンバ及び下部圧縮チャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素を有し、
前記圧縮機ピストン及び第１の前記円形開放型円筒要素の各々は、封止液を収容する円形液体溝を画定し、
前記圧縮機ピストンによって画定された前記円形液体溝は、交互の圧縮行程及び吸入行程中に、前記封止液により封止された係合状態において前記上部円形開放型円筒要素のリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されており、
前記下部円形開放型円筒要素によって画定された円形液体溝は、交互の吸入行程及び圧縮行程において、前記封止液により封止された係合状態においてピストン要素のリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
前記圧縮機シリンダは、上部圧縮チャンバ及び下部圧縮チャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素を有し、
前記圧縮機ピストン及び第１の前記円形開放型円筒要素の各々は、封止液を収容する円形液体溝を画定し、
前記圧縮機ピストンによって画定された前記円形液体溝は、交互の圧縮行程及び吸入行程中に、前記封止液により封止された係合状態において前記上部円形開放型円筒要素のリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されており、
前記下部円形開放型円筒要素によって画定された円形液体溝は、交互の吸入行程及び圧縮行程において、前記封止液により封止された係合状態においてピストン要素のリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている請求項１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項10】
前記圧縮機ピストンの圧縮行程は、＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（＋４９８２Ｐａ）の圧縮力すなわち圧力を生成する請求項９に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項11】
関連する前記円形液体溝は、１．０の比重を有する封止液を収容し、かつ、少なくとも２０インチ（５０．８ｃｍ）の封止深さを提供する請求項１０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項12】
前記圧縮機ピストンの吸入行程は、−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（−７４７Ｐａ）の吸入力を生成する請求項９又は１０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項13】
関連する前記円形液体溝は、１．０の比重を有する封止液を収容し、かつ、少なくとも３インチ（７．６ｃｍ）の封止深さを提供する請求項１２の波エネルギ発電システム。
【請求項14】
前記波エネルギ発電システムは、ピストンシリンダ内において垂直方向に沿って往復動するように配設されたリフトピストンの形態を有する浮揚体をさらに備え、
前記ピストンシリンダは、上部ピストンチャンバ及び下部ピストンチャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素を有し、
前記上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素は、共に、封止液を収容する円形液体溝を画定し、
前記上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素によって画定された前記円形液体溝は、前記リフトピストンの垂直方向に沿った往復動中に、前記封止液によって封止された係合状態において前記リフトピストンのリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている請求項１又は７に記載の波エネルギ発電システム。
前記ピストンシリンダは、上部ピストンチャンバ及び下部ピストンチャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素を有し、
前記上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素は、共に、封止液を収容する円形液体溝を画定し、
前記上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素によって画定された前記円形液体溝は、前記リフトピストンの垂直方向に沿った往復動中に、前記封止液によって封止された係合状態において前記リフトピストンのリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている請求項１又は７に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項15】
前記上部ピストンチャンバは、外部の周辺大気に連通している請求項１４に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項16】
前記下部ピストンチャンバは、垂直方向に沿った波の運動に応じて加圧される閉鎖加圧空気柱に連通している請求項１４に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項17】
前記浮揚体は、水の表面の往復動に応じて加圧される閉鎖加圧空気柱上に配設され、前記波エネルギ発電システムは、前記閉鎖加圧空気柱に連通した空気処理装置であって、前記閉鎖加圧空気柱内の空気の質量を調節して、潮汐の変化に伴う前記浮揚体の基準線位置を調節するように構成された前記空気処理装置をさらに備える請求項１４に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項18】
前記空気処理装置は、前記閉鎖加圧空気柱内に収容された空気の質量を増大させるための空気ポンプを備える請求項１７に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項19】
前記空気処理装置は、前記閉鎖加圧空気柱内に収容された空気の質量を減少させるための空気逃し弁を備える請求項１７又は１８に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項20】
水の表面上における垂直方向に沿った波の運動に応じて移動する浮揚体及びそれに関連付けられ、かつ垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンと、作動用の圧縮機と、圧力調整機と、衝撃空気タービン及び発電機の組合体とを備える波エネルギ発電システムであって、
前記圧縮機は、
前記浮揚体とともに垂直方向に沿って移動するように取り付けられた圧縮機シリンダと、
前記相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられた圧縮機ピストンと、
対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するように、前記圧縮機シリンダに対する前記圧縮機ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記圧縮機ピストン、及び該圧縮機ピストンに対向する前記圧縮機シリンダの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、
前記圧力調整機は、
前記対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け取るように、前記圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンクと、
前記圧力調整機タンク内に配設され、かつ、前記調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストンと、
一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れを出力するために、前記調整機チャンバ内の圧縮空気に対して前記浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために前記浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った振動を制限するために前記浮揚ピストンに接続された液圧式減衰システムと、
前記圧力調整機タンクに対する前記浮揚ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記浮揚ピストン、及び該浮揚ピストンに対向する前記圧力調整機タンクの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、
前記衝撃空気タービン及び発電機の組合体は、前記圧力調整機からの前記圧縮空気の流れの出力を受け取って前記衝撃空気タービンを回転させて、発電するための前記発電機を駆動するように、前記圧力調整機に連通して配設される波エネルギ発電システム。
前記圧縮機は、
前記浮揚体とともに垂直方向に沿って移動するように取り付けられた圧縮機シリンダと、
前記相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられた圧縮機ピストンと、
対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するように、前記圧縮機シリンダに対する前記圧縮機ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記圧縮機ピストン、及び該圧縮機ピストンに対向する前記圧縮機シリンダの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、
前記圧力調整機は、
前記対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け取るように、前記圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンクと、
前記圧力調整機タンク内に配設され、かつ、前記調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストンと、
一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れを出力するために、前記調整機チャンバ内の圧縮空気に対して前記浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために前記浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った振動を制限するために前記浮揚ピストンに接続された液圧式減衰システムと、
前記圧力調整機タンクに対する前記浮揚ピストンの、摩擦を伴わない往復動を可能にするために、前記浮揚ピストン、及び該浮揚ピストンに対向する前記圧力調整機タンクの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、
前記衝撃空気タービン及び発電機の組合体は、前記圧力調整機からの前記圧縮空気の流れの出力を受け取って前記衝撃空気タービンを回転させて、発電するための前記発電機を駆動するように、前記圧力調整機に連通して配設される波エネルギ発電システム。
【請求項21】
前記圧縮機ピストンと、該圧縮機ピストンに対向する前記圧縮機シリンダの壁との間に延在する前記一対の転動型ダイアフラムは、閉鎖圧縮機領域を画定し、前記波エネルギ発電システムは、前記閉鎖圧縮機領域に連通した真空ポンプをさらに備える請求項２又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項22】
前記真空ポンプは、前記閉鎖圧縮機領域を所定の圧力まで減圧する請求項２１に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項23】
前記所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（−１４９５Ｐａ）である請求項２２に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項24】
前記浮揚ピストンと、該浮揚ピストンに対向する前記調整機タンクの壁との間に延在する前記一対の転動型ダイアフラムは、閉鎖調整機領域を画定し、前記波エネルギ発電システムは、前記閉鎖調整機領域に連通した真空ポンプをさらに備える請求項２又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項25】
前記真空ポンプは、前記閉鎖調整機領域を所定の圧力まで減圧する請求項２４に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項26】
前記所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（−１４９５Ｐａ）である請求項２５に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項27】
閉鎖系の空気を受け取り、貯蔵し、かつ、供給するリザーバと、
前記圧縮機、前記圧力調整機、前記衝撃空気タービン、及び前記リザーバの間における空気の供給のための閉鎖導管系とを有する閉鎖空気系をさらに備える請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
前記圧縮機、前記圧力調整機、前記衝撃空気タービン、及び前記リザーバの間における空気の供給のための閉鎖導管系とを有する閉鎖空気系をさらに備える請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項28】
前記閉鎖空気系のリザーバは、
前記閉鎖系の空気を受け取り、貯蔵し、かつ、供給するための容積を画定する可撓性の空気袋と、
前記空気袋を収容し、かつ、前記空気袋の外部に周辺空気領域を画定するタンクとを備える請求項２７に記載の波エネルギ発電システム。
前記閉鎖系の空気を受け取り、貯蔵し、かつ、供給するための容積を画定する可撓性の空気袋と、
前記空気袋を収容し、かつ、前記空気袋の外部に周辺空気領域を画定するタンクとを備える請求項２７に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項29】
前記閉鎖導管系は、前記圧縮機からの空気の流れおよび前記圧縮機への空気の流れを制御する逆止弁を備える請求項２７に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項30】
前記圧力調整機及び前記圧縮機は、圧縮空気導管を通じて連通している請求項２９に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項31】
前記圧縮空気導管は、前記圧縮機と前記圧力調整機との間の空気の流れの方向を制御する逆止弁を備える請求項３０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項32】
空気ポンプをさらに備える請求項２８又は２９に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項33】
前記液圧式減衰システムは、前記浮揚ピストンに連結された複動ピストンを備え、前記複動ピストンは、前記調整機チャンバ内での前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った速度に応じて、前記複動ピストンの各側に対する液圧流体の流量を制御して、前記浮揚ピストンの垂直方向に沿った振動を制限する請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項34】
前記圧縮機ピストンは、中央ロッド上において前記圧縮機シリンダに取り付けられ、前記中央ロッドは、前記圧縮機ピストンと前記圧縮機シリンダとの間の相対的な回転を防止するために、前記圧縮機ピストンの一方側において、対応する正方形アパチャ内に係合する正方形断面部分を備える請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項35】
前記浮揚ピストンは、中央ロッド上において前記調整機タンクに取り付けられ、前記中央ロッドは、前記浮揚ピストンと前記調整機タンクとの間の相対的な回転を防止するために、前記浮揚ピストンの少なくとも一方側において、対応する正方形アパチャ内に係合する正方形断面部分を備える請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【請求項36】
遠隔地における消費のために、生成された電力を伝送するための手段をさらに備える請求項１又は２０に記載の波エネルギ発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、波エネルギ変換装置に関し、更に詳しくは、発電するために波エネルギを変換する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
波エネルギの変換による発電のための装置については、例えば、Ｗｅｌｌｓの特許文献１、Ｈｏｕｓｅｒらの特許文献２、Ｆｒｅｄｒｉｋｓｓｏｎらの特許文献３、及びＨｉｒｓｃｈの特許文献４において知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第４３８３４１４号明細書
【特許文献2】米国特許第５４１１３７７号明細書
【特許文献3】米国特許第６１４０７１２号明細書
【特許文献4】米国特許第７１９９４８１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本開示の一態様によれば、波エネルギ発電システムは、垂直方向に沿った波の運動に応じて移動する浮揚体及びそれに関連付けられた垂直方向相対静止体と、圧縮機シリンダ及び圧縮機ピストンを有する作動用の圧縮機であって、前記圧縮機ピストンは、対向する空気圧縮機チャンバ内の空気を交互に圧縮するために、前記圧縮機シリンダに対して往復動するように取り付けられる前記圧縮機と、圧力調整機であって、前記対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け取るように、前記圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンク、前記圧力調整機タンク内に配設され、かつ、前記調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストン、および比較的一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れを出力するために、前記調整機チャンバ内の圧縮空気に対して前記浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために前記浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び前記浮揚ピストンの望ましくない垂直方向に沿った振動を制限するために前記浮揚ピストンに接続された液圧式減衰システムを有する前記圧力調整機と、衝撃空気タービン及び発電機の組合体であって、比較的一定の圧力下の前記圧力調整機からの前記圧縮空気の流れの出力を受け取って前記衝撃空気タービンを回転させて、発電するための前記発電機を駆動するように、前記圧力調整機に連通して配設された前記衝撃空気タービン及び発電機の組合体とを有する。
【0005】
本開示のこの態様の実施例は、以下の特徴のうちの１つ又は複数のものを含み得る。圧縮機は、圧縮機シリンダに対する圧縮機ピストンの効率的なほとんど摩擦を伴わない往復動を許容して対向する空気圧縮機チャンバ内において交互に空気を圧縮するべく、圧縮機ピストンと圧縮機シリンダの対向する壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムを更に有する。圧力調整機は、圧力調整機タンクに対する浮揚ピストンの効率的で、摩擦をほぼ伴わない往復動を可能にするために、浮揚ピストンと、浮揚ピストンに対向する圧力調整機タンクの壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムを更に有する。関連する垂直方向相対静止体は、垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンを有し、圧縮機シリンダは、浮揚体とともに垂直方向に沿って移動するように取り付けられており、圧縮機ピストンは、垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられている。圧縮機シリンダは、水の表面上における垂直方向に沿った波の運動に応じて垂直方向に沿って移動するように浮揚体に取り付けられており、圧縮機ピストンは、関連する垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられている。関連する垂直方向相対静止体は、陸上又は汀線土台を有し、圧縮機シリンダは、陸上又は汀線土台上に配設され、圧縮機ピストンは、水域の表面の垂直方向に沿った運動に応じて移動する浮揚体に取り付けられている。浮揚体は、水域の表面の垂直方向に沿った運動に応じて加圧される空気の容積上に配設されている。浮揚体は、水の表面の往復動に応じて加圧される閉鎖加圧空気柱上に配設され、本システムは、閉鎖加圧空気柱に連通した空気処理装置であって、閉鎖加圧空気柱内の空気の質量を増減させて、潮汐の変化に伴う浮揚体の基準線位置を調節するように構成された空気処理装置を更に有する。陸上又は汀線設備においては、圧縮機シリンダは、上部圧縮チャンバ及び下部圧縮チャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素を有し、圧縮機ピストン及び第１の円形開放型円筒要素の各々は、封止液を収容する円形液体溝を画定し、圧縮機ピストンによって画定された円形液体溝は、交互の圧縮行程及び吸入行程中に、封止液により封止された係合状態において上部円形開放型円筒要素のリム壁を受け入れるように、寸法が定められ、かつ構成されており、下部円形開放型円筒要素によって画定された円形液体溝は、交互の吸入行程及び圧縮行程において、封止液により封止された係合状態においてピストン要素のリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている。圧縮機ピストンの圧縮行程は、約＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（約＋４９８２Ｐａ）の圧縮力すなわち圧力を生成する。関連する液体溝は、約１．０の比重を有した封止液を収容し、かつ、少なくとも約２０インチ（５０．８ｃｍ）の封止深さを提供する。圧縮機ピストンの吸入行程は、約−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）の吸入力を生成する。関連する液体溝は、約１．０の比重を有した封止液を収容し、かつ、少なくとも約３インチ（７．６ｃｍ）の封止深さを提供する。波エネルギ発電システムは、ピストンシリンダ内において垂直方向に沿って往復動するように配設されたリフトピストンの形態を有する浮揚体を更に有し、ピストンシリンダは、上部ピストンチャンバ及び下部ピストンチャンバを画定し、かつ対向する上部円形開放型円筒要及び下部円形開放型円筒要素を有し、上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素は、共に、封止液を収容する円形液体溝を画定し、この上部円形開放型円筒要素及び下部円形開放型円筒要素によって画定される円形液体溝は、リフトピストンの垂直方向に沿った往復動中に、封止液によって封止された係合状態においてリフトピストンのリム壁を受け入れるように寸法が定められ、かつ構成されている。上部ピストンチャンバは、外部の周辺大気に連通している。下部ピストンチャンバは、垂直方向に沿った波の運動に応じて加圧される閉鎖加圧空気柱に連通している。浮揚体は、水の表面の往復動に応じて閉鎖加圧空気柱上に配設されており、本システムは、閉鎖加圧空気柱に連通した空気処理装置を更に備え、空気処理装置は、閉鎖加圧空気柱内の空気の質量を調節して、潮汐の変化に伴う浮揚体の基準線位置を調節するように構成されている。空気処理装置は、閉鎖空気柱内に収容された空気の質量を増大させるための空気ポンプを有する。空気処理装置は、閉鎖空気柱内に収容された空気の質量を減少させるための空気逃し弁を有する。
【0006】
本開示の別の態様によれば、波エネルギ発電システムは、水の表面上における垂直方向に沿った波の運動に応じて移動する浮揚体及びそれに関連付けられ、かつ垂直方向において相対的に静止した中立浮力ピストンと、作動用の圧縮機と、圧力調整機と、衝撃空気タービン及び発電機の組合体とを備え、圧縮機は、浮揚体とともに垂直方向に沿って移動するように取り付けられた圧縮機シリンダと、相対的に静止した中立浮力ピストンに取り付けられた圧縮機ピストンと、対向する空気圧縮チャンバ内の空気を交互に圧縮するように、圧縮機シリンダに対する圧縮機ピストンの効率的で、摩擦をほぼ伴わない往復動を可能にするために、圧縮機ピストン、及び圧縮機ピストンに対向する圧縮機シリンダの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、圧力調整機は、対向する空気圧縮チャンバの各々から圧縮空気を交互に受け入れるように、圧縮機シリンダに連通する調整機チャンバを画定する圧力調整機タンクと、圧力調整機タンク内に配設され、かつ、調整機チャンバ内に受け入れられた圧縮空気に対して圧力を印加するように取り付けられた浮揚ピストンと、比較的一定の圧力において圧縮空気の連続的な流れを出力するために、調整機チャンバ内の圧縮空気に対して浮揚ピストンによって印加される圧力を制御するために浮揚ピストンに接続された圧力コントローラ、及び浮揚ピストンの望ましくない垂直方向に沿った振動を制限するために浮揚ピストンに接続された液圧減衰システムと、圧力調整機タンクに対する浮揚ピストンの効率的で、摩擦をほぼ伴わない往復動を可能にするために、浮揚ピストン、及び浮揚ピストンに対向する圧力調整機タンクの壁の間に延在する一対の転動型ダイアフラムとを備え、衝撃空気タービン及び発電機の組合体は、圧力調整機からの圧縮空気の流れの出力を受け取って衝撃空気タービンを回転させて、発電するための発電機を駆動するように、圧力調整機圧力調整機に連通して配置されている。
【0007】
本開示の上述の態様のいずれかの実施例は、以下の特徴のうちの１つ又は複数のものを含み得る。圧縮機ピストンと、圧縮機ピストンに対向する圧縮機シリンダの壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムは、閉鎖圧縮機領域を画定し、本システムは、閉鎖圧縮機領域に連通した真空ポンプを更に有する。真空ポンプは、閉鎖圧縮機領域を所定の圧力まで減圧する。所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）程度である。浮揚ピストンと、浮揚ピストンに対向する調整機タンクの壁との間に延在する一対の転動型ダイアフラムは、閉鎖調整機領域を画定し、本システムは、閉鎖調整機領域に連通した真空ポンプを更に有する。真空ポンプは、閉鎖調整機領域を所定の圧力まで減圧する。所定の圧力は、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）程度である。波エネルギ生成システムは、閉鎖空気系を更に有し、この閉鎖空気系は、閉鎖系の空気を受け取り、貯蔵し、かつ、供給するリザーバと、圧縮機、圧力調整機、衝撃空気タービン、及びリザーバの間における空気の供給のための閉鎖導管系とを有する。閉鎖空気系のリザーバは、閉鎖系の空気を受け取り、貯蔵し、かつ、供給するための容積を画定する可撓性の空気袋（ブラダ）と、空気袋を収容し、かつ、空気袋の外部に周辺空気領域を画定するタンクとを有する。閉鎖導管系は、圧縮機からの空気の流れおよび圧縮機への空気の流れを制御するための逆止弁を有する。圧力調整機及び圧縮機は、圧縮空気導管を通じて連通している。圧縮空気導管は、圧縮機と圧力調整機との間の空気の流れの方向を制御する逆止弁を有する。波エネルギ生成システムは、空気ポンプを更に有する。液圧減衰システムは、浮揚ピストンに連結された複動ピストンを有し、この複動ピストンは、圧力調整機チャンバ内での浮揚ピストンの垂直方向に沿った速度に応じて、複動ピストンの各側に対する液圧流体の流量を制御して、浮揚ピストンの望ましくない垂直方向に沿った振動を制限する。圧縮機ピストンは、中央ロッド上において圧縮機シリンダに取り付けられ、中央ロッドは、圧縮機ピストンと圧縮機シリンダとの間の相対的な回転を防止するために、圧縮機ピストンの一方側において、対応する正方形アパチャ内に係合する正方形断面部分を備える。浮揚ピストンは、中央ロッド上において調整機タンクに取り付けられ、中央ロッドは、浮揚ピストンと調整機タンクとの間の相対的な回転を防止するために、浮揚ピストンの少なくとも一方側において、対応する正方形アパチャ内に係合する正方形断面部分を有する。代替的には、摺動シャフトキーや単一平面部などのシリンダ内におけるピストンの回転を防止するためのその他の方法を使用することも可能である。
【0008】
従って、本開示は、浮揚体上や岸部上における単一の又は複数のユニットの動作に適当な改善された波エネルギ発電システムを特徴としている。例えば、負圧状態の封止領域を有する一対の転動型ダイアフラム封止部を使用するか、円形液体封止溝内の液体封止材を使用することにより、システム圧縮機及びシステム圧力調整機の少なくとも一方における可動要素の間に、例えば、閉鎖空気系などの有効かつ効率的な封止を提供可能である。圧縮機内の対向するチャンバから交互に供給される圧縮空気は、圧力調整機内に供給され、かつ、圧力コントローラおよび液体減衰システムの少なくとも一方を含む圧力調整機が、比較的一定の圧力の圧縮空気の連続的な流れを衝撃空気タービンに供給して、それに関連付けられた発電機を駆動する。潮汐の変化に起因した水の表面の高度の変化に対応又は適合するためのシステムも提供される。
【0009】
本開示の１つ又は複数の実施例の詳細が、図面及び以下の説明に記述されている。本開示の他の特徴、目的、利点が、以下の説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の波エネルギ発電システムの概略図である。
【図2】図１の発電システムの空気圧縮機の概略的な側面図であり、ピストンが、シリンダに対して垂直方向に沿って移動するように中央ロッドに取り付けられており、かつ、ピストン及びシリンダは、減圧された転動型ダイアフラムにより、ともに封止されていることを示す図である。
【図4】圧縮機の容積内においてピストンとシリンダとの間に延在する上部転動型ダイアフラムの内側リムをピストンに取り付けるための代替的なクランプ構成の側部断面図である。
【図5】圧縮機の容積内においてピストンとシリンダとの間に延在する上部転動型ダイアフラムの内側リムをピストンに取り付けるための代替的なクランプ構成の側部断面図である。
【図6】圧縮機の容積内においてピストンとシリンダとの間に延在する上部転動型ダイアフラムの外側リムをシリンダに取り付けるためのクランプ構成の側部断面図である。
【図7】上部及び下部転動型ダイアフラムによって画定されたピストンとシリンダとの間の領域を減圧するためのシリンダ壁を貫通した負圧吸入口の側部断面図である。
【図8】転動型ダイアフラムの上部または外側リム、及び下部または内側リムの半径寸法の計算例を示す図である。
【図9B】タンク壁を貫通した負圧吸入口の側部断面図である。
【図10】本開示の別の波エネルギ発電システムの汀線設備の概略的な側部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
様々な図面における類似の参照符号は、類似の要素を示す。図１以下を参照すると、本開示の波エネルギ発電システム１０は、海底Ｓに係留され、かつ例えば、約１５フィート（４．５７メートル）の直径Ｄを有する大型の浮揚ブイ１２を具備する。円筒形の壁１４が、ブイ１２の下方に延在して、ブイ１２に密着したチャンバ１６を画定している。このチャンバ壁は、中立浮力ピストン２０の上方及び下方に複数の開放式水流オリフィス１８を画定しており、中立浮力ピストンは、垂直方向において相対的に静止した位置において狭いプラグオリフィス２２の領域内に配置されている。
【0012】
浮揚ブイ１２の上部本体部分２４は、チャンバ２６を画定しており、このチャンバの内部には、波エネルギを変換して発電するシステム１０の部品が配設されており、該部品には、空気圧縮機２８、圧力調整機３０、閉鎖空気リザーバ３２、衝撃空気タービン及び発電機の組合体３４が含まれている。
【0013】
簡潔には、海洋表面の波Ｗの運動は、中立浮力ピストン２０が垂直方向において相対的に静止した状態に維持されている状況で、浮揚ブイ１２を上昇及び下降させる。空気圧縮機２８は、閉鎖タンク即ちシリンダ３６を具備しており、この閉鎖タンク即ちシリンダは、チャンバ２６内において浮揚ブイ１２に固定して取り付けられており、この閉鎖タンク即ちシリンダも、海洋の波の運動に応じて、浮揚ブイの移動とともに、上昇及び下降する。シリンダ３６は、圧縮機チャンバ３８を画定しており、この圧縮機チャンバの内部には、圧縮機ピストン４０が配設されている。圧縮機ピストンは、中央ロッド４２に取り付けられており、この中央ロッドは、その下端部において、垂直方向において相対的に静止した状態に（即ち、浮揚ブイ及び圧縮機シリンダの上昇及び下降する波の運動とは相反した状態に）維持される中立浮力ピストン２０に連結されている。
【0014】
図２、図３、及び図３Ａを参照すると、中央ロッド４２は、気密状態を提供するように、その上端部４３において、シリンダ３６の上部の閉鎖管４４内に受け入れられている。ロッド端部４３及び管４４は、いずれも、断面が正方形であってよく、これにより、シリンダ３６に対するピストン４０の回転が防止される。中央ロッド４２の下端４５は、シリンダ３６の底部において管４６を通って延在している。この下部管４６は、開口しているが、水密及び気密の状態が提供される。一実施例においては、本システムが、例えば、穏やかな状態にあるなど休止状態にある際には、圧縮機ピストン４０は、例えば、４フィート６インチ（１．３７ｍ）の垂直方向に沿った高さＨＰを有するとともに、圧縮機シリンダ３６の上端及び下端から、それぞれ、例えば、４フィート（１．２２ｍ）の垂直方向に沿った間隙ＨＣを有し、圧縮機チャンバは、例えば、１２フィート６インチ（３．８１ｍ）の高さＨＴを有している。悪天候等の際のシリンダ３６の上端及び下端との圧縮機ピストン４０の望ましくない衝突を防止するために、液圧緩衝装置（図示せず）が設けられても良い。
【0015】
圧縮機シリンダチャンバ３８に対する圧縮機ピストン４０の移動、即ち、圧縮機チャンバ内における圧縮機ピストンの垂直方向に沿った往復動は、圧縮機シリンダ３６のチャンバ３８の上部チャンバ部分３８Ａ及び下部チャンバ部分３８Ｂ内に収容されている空気の体積を交互に圧縮する。圧縮されたチャンバ部分内の空気は、圧縮空気導管４８を介し、（例えば、＋３インチ（＋７．６ｃｍ）ＷＣ（約＋７４７Ｐａ）のクラッキング圧力を有する）逆止弁５０又は５１を通じて、圧力調整機タンク６０の下部チャンバ５６内に供給される。同時に、閉鎖空気リザーバ３２の可撓性の空気袋１２４からの空気と、衝撃空気タービン及び発電機の組合体３４の衝撃空気タービン６２から空気ポンプ５８によってポンプ供給される使用済みの空気との少なくとも一方が、空気吸入導管５２を介し、（この場合にも、例えば、＋３インチ（＋７．６ｃｍ）ＷＣ（約＋７４７Ｐａ）のクラッキング圧力を有する）逆止弁５３又は５４を通じて、圧縮機シリンダ３６の対向するチャンバ部分内に供給される。
【0016】
図２及び図４〜図６を参照すると、それぞれ、例えば、０．０３５インチ（０．９ｍｍ）の厚さのウレタンから製造された可撓性の上部及び下部転動型ダイアフラム６４、６６が、圧縮機ピストン４０と圧縮機シリンダ３６の壁３７との間に延在するように取り付けられている。例えば、図４及び図５を参照すると、第１の実施例においては、可撓性の転動型ダイアフラム６４の内側すなわち下部リム７８は、ピストン４０の上部壁表面に画定された切欠き８０内に係合し、かつ、ボルト８４（その１つが図示されている）によってクランプリング８２と共に固定されている。図５に示される別の実施例においては、可撓性の転動型ダイアフラム６４の内側すなわち下部リム７８は、ボルト９０（この場合にも、その１つが図示されている）によってピストンの表面に固定されたクランプリング８６、８８の間に係合している。図６においては、可撓性の転動型ダイアフラム６４の外側すなわち上部リム７９は、圧縮機シリンダ３６の壁に固定されたアクセスプレート１４０によって画定された凹部内において、ボルト１３８（この場合にも、その１つが図示されている）によって固定されたクランプリング１３４、１３６の間に係合している。図２を再度参照すると、これらのクランプリング、他のクランプリング、又は適切に設計され、かつ適切に作用する類似の要素９２を利用して、それぞれ、圧縮機ピストン４０及び圧縮機シリンダ３６との封止された係合状態において、可撓性の上部及び下部転動型ダイアフラム６４、６６の内側または下部リム７８及び外側または上部リム７９を固定可能である。可撓性の転動型ダイアフラムの外側または上部リムは、例えば、図２に示される場所以外の場所において圧縮機シリンダに固定されても良い。
【0017】
このようにして、可撓性の転動型ダイアフラム６４、６６は、圧力を損失することなく、シリンダ３６内において効率的で、ほとんど摩擦を伴わないピストン４０の往復動を可能にする。封止領域６８が、シリンダ３６の壁３７及び壁３７に対向するピストン４０の表面の間において可撓性のダイアフラムによって画定され、封止領域６８は、導管７２を通じ、かつ次に、負圧ポート７４（図７）及び圧縮機シリンダ３６の壁３７の負圧分散プレート７６（図３）を通じて作用する真空ポンプ７０によって−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）に維持され、封止領域６８は、吸入行程における転動型ダイアフラムの潰れを防止するように作用する。この事実は、例えば、海が穏やかである際にシステムの空気圧力が大気条件まで降下した際などにも、封止形状を維持する。可撓性の転動型ダイアフラム６４、６６を使用することにより、厳密な寸法公差に従って表面を機械加工する必要性もなくなる。例えば、圧縮機２８（並びに、圧力調整機３０）の表面及び公差は、類似した寸法の地上貯蔵タンクを製造する際に一般に生産されるものでよく、かつ、圧縮機シリンダ３６とピストン４０の対向する表面との間に、例えば、２インチ（５．１ｃｍ）の負圧空間の間隙Ｃ（図４）が維持され得る。図８において、転動型ダイアフラムの内側（又は、下部）リム７８及び外側（又は、上部）リム７９の半径寸法の計算例が示されている。
【0018】
次に、図１、図９、及び図９Ａを参照すると、調整機タンク６０内において垂直ロッド９８上に浮揚ピストン即ちルーフピストン９４が取り付けられており、圧縮機２８からの圧縮空気は、圧力調整機タンク６０の下部チャンバ５６内において、浮揚ピストン即ちルーフピストン９４によって加圧状態に維持される。ピストン９４は、ロッドに対して固定状態で取り付けられており、これにより、ピストン９４とロッド９８との間の任意の隙間を通って下部チャンバから圧縮空気が漏洩することが防止される。垂直ロッドは、上部及び下部の軸受支持部及び滑り軸受９６により、調整機タンクに対して支持されている。調整機タンクの下部チャンバ内の圧力レベルは、可変容積の水バラストタンク１００内の水の量、即ち、重量の調節によって制御され、水は、水の導管１０４及びホース１０６（このホースは、浮揚ピストン９４の垂直方向に沿った移動に対応するように、コイル状になった状態において示されている）を通じて水ポンプ１０２によって、ピストン９４に供給されるか、ピストン９４から除去され、これにより、比較的一定の圧力下において圧縮空気の連続的な流れが出力されるように促進される。
【0019】
浮揚ピストンは、浮揚ブイ１２が波の運動に起因して前後に揺動することに伴うバラストタンク１００内における水のスロッシングを抑制するように、内部にバッフル（図示せず）を備えている。この構成は、不均一な下向きの力が浮揚ピストン９４の滑り軸受支持部９６の性能に悪影響を与えないようにするために有用である。圧縮機２８と同様に、例えば、上端などの垂直ロッド９８の一端と、調整機タンク（図９Ｂ）の上部に画定された対応する受け入れアパチャ９９との断面は、いずれも、正方形であり、これにより、調整機タンク６０に対する浮揚ピストン９４の回転が防止される。
【0020】
浮揚ピストン９４の望ましくない垂直方向に沿った振動を制限すると共に、比較的一定の圧力における圧縮空気の連続的な流れの出力を維持する液圧減衰システム１０５は、複動ピストン１０７を含む。複動ピストンは、浮揚ピストンと連結されており、浮揚ピストンの垂直方向に沿った速度に応じて、複動ピストン１０７の各側に対する液圧流体の流量を制御する。この構成も、比較的一定の圧力において圧縮空気の連続した流れが出力されるように促進する。
【0021】
図９、図９Ａ、図９Ｂを参照すると、空気圧縮機２８と同様に、可撓性の転動型ダイアフラム１０８、１１０により、浮揚ピストン９４と、浮揚ピストン９４に対向する圧力調整機タンク６０の壁との間に、有効かつ効率的な封止が維持され、転動型ダイアフラム１０８、１１０は、圧力を損失することなく、調整機タンク６０内におけるピストン９４の効率的で、ほとんど摩擦を伴わない往復動を可能にする。シリンダ６０の壁と、該壁に対向するピストン９４の表面との間において、可撓性のダイアフラム１０８、１１０によって画定された封止領域１１２は、真空ポンプ７０により−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）に維持され、真空ポンプ７０は、導管７２を通じて作用すると共に、その後に、負圧ポート１１４（図９Ｂ）及び調整機タンク６０の壁の負圧分散プレート１１６（図９）を通じて作用する。負圧状態における動作は、ピストンの移動の際の転動型ダイアフラム封止部の潰れを防止するように作用し、かつ、例えば、海が穏やかである際などのシステムの空気圧力が大気条件まで降下した際などにも、封止形状を維持する。前述のように、可撓性の転動型ダイアフラム１０８、１１０を使用することにより、表面及び公差が、類似した寸法の地上貯蔵タンクの製造の際に通常生産されるものでよいことから、厳密な寸法公差に従って表面を機械加工する必要もなくなる。
【0022】
圧力調整機タンク６０の上部チャンバ１１８は、導管１１９により、閉鎖空気リザーバ３２の可撓性の空気袋１２４を有する閉鎖空気系領域１３２に接続されている。この構成により、チャンバ１１８に流出入する空気の流れは、タンクの上部チャンバにおいて周辺圧力を維持しつつ、調整機タンク６０内における浮揚ピストン９４の垂直方向に沿った移動に適応可能である。
【0023】
圧縮機２８からの圧縮空気の出力は、圧縮機ピストン４０が波の運動に伴って方向を反転させるたびにゼロになるが、圧力調整機３０は、圧力調整機タンク６０の下部チャンバ５６から一定圧力の圧縮空気の連続的な流れを供給して、衝撃空気タービン及び発電機の組合体３４の衝撃空気タービン６２を回転駆動し、それによって、適切な海底ケーブル（図示せず）で陸上の電力網に供給される電気を生成するための発電機１２０を駆動する。好適な実施例においては、衝撃空気タービン６２は、速度制御のための膨張可能な環状スロットル（トロイドスロットル）を装備可能であり、結合された発電機１２０は、可変負荷制御を備えていても良い。
【0024】
導管１２２との連通状態にある空気ポンプ５８は、可撓性の空気袋１２４から使用済みの空気を抽出するか、又は、周辺空気を閉鎖系の空気リザーバ３２の空気袋に供給して望ましいシステム圧力を維持する。閉鎖系内の空気の合計容積は、比較的一定に維持されるが、空気の合計質量は、通常、衝撃タービンを駆動するために選択される動作圧力に応じて変動する。動作圧力は、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）ＷＣ（約＋１４９５Ｐａ）から＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（約＋４９８２Ｐａ）との間において変動すると推測される。システムが起動して、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）ＷＣ（約＋１４９５Ｐａ）の圧力が選択され、かつ、圧力調整機３０によって制御される際に、外部の空気をシステムに供給することにより、＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）ＷＣ（約＋１４９５Ｐａ）まで圧縮される空気の量が補充されなければならない。＋６インチ（＋１５．２ｃｍ）ＷＣ（約＋１４９５Ｐａ）における１００立方フィート（２．８３立方メートル）の空気ごとに対して、空気ポンプ５８は、大気圧下における１．５立方フィート（４．２×１０−２立方メートル）の空気を流入させて、衝撃タービン６２の排出側において大気圧を維持しなければならない。更なる＋４インチ（＋１０．２ｃｍ）ＷＣ（約＋９９６Ｐａ）の増大が選択されるごとに、１．０立方フィート（２．８×１０−２立方メートル）の空気をシステム内にポンプ供給することが必要となる。逆に、システムは、気圧が降下した際には、内部圧力を大気圧に等しく維持するように、システムから空気を引き出さなければならない。気圧の上昇は、大気圧との間に望ましい±１インチ（２．５ｃｍ）ＷＣ（約±２４９Ｐａ）の差分を維持するために更なる空気のポンプ供給の必要性を通知することになる。可撓性の空気袋１２４は、閉鎖空気系内において使用される空気の一時的な貯蔵のための膨張可能なリザーバを提供している。この結果、例えば、乾燥又は潤滑などの処理が施された空気などの閉鎖された容積の空気を保存可能であり、かつ、反復サイクルにおいて使用可能である。一方、可撓性の空気袋１２４の閉鎖空気系領域１３２の容積の変化に応じて、周辺空気オリフィス及びフィルタ１２８を通じて流出入する、空気袋１２４の外部の空気リザーバタンク１２６の周辺空気領域１３０内の空気は、大気から引き込み可能であり、かつ、前処理することなく使用可能である。
【0025】
再度、図１以降を参照すると、本開示の波エネルギ発電システム１０は、前述のように、海底に係留された大きな浮揚ブイ１２内に取り付けられる。円筒形の壁１４が、ブイの下方に延在し、ブイに密着したチャンバ１６を画定している。
【0026】
浮揚ブイのチャンバ２４は、圧縮機２８内の空気を＋２８インチ（＋７１．１ｃｍ）ＷＣ（約＋６９７５Ｐａ）まで圧縮するための力を提供するように、好ましくは、例えば、約６インチ（１５．２ｃｍ）の変位Ｘを伴って海洋の表面Ｏ上に休止している。海洋表面の波Ｗの運動は、浮揚ブイ１２を上昇及び降下させる。チャンバ２６内において浮揚ブイに取り付けられた空気圧縮機シリンダ３６も、海洋の波の運動に応じて、浮揚ブイの移動とともに上昇及び降下するが、圧縮機シリンダチャンバ３８内に位置し、かつ、中立浮力ピストン２０に接続された中央ロッド４２に取り付けられた圧縮機ピストン４０は、垂直方向において相対的に静止した状態に維持される。
【0027】
従って、圧縮機ピストン４０に対する圧縮機シリンダチャンバ３８の移動、即ち、圧縮機チャンバ内の圧縮機ピストンの垂直方向に沿った往復動は、圧縮機シリンダの上部チャンバ３８Ａ及び下部チャンバ３８Ｂ内に収容されている空気の容積を交互に圧縮する。圧縮されたチャンバ内の空気は、圧縮空気導管４８を介して、逆止弁５０又は５１を通じて、圧力調整機タンク６０の下部チャンバ内に供給される。同時に、可撓性の空気袋１２４内の閉鎖空気リザーバ１３２からの空気及び衝撃空気タービン６２から排出される連続した空気との流れが、導管５２を介して、逆止弁５３又は５４を通じて、圧縮機シリンダの対向するチャンバ内に供給される。−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）に維持された閉鎖領域６８を画定する圧縮機ピストン４０と圧縮機シリンダ３６の壁との間に取り付けられた可撓性の転動型ダイアフラム６４、６６は、圧力を損失することなく、シリンダ内におけるピストンの効率的で、ほとんど摩擦を伴わない往復動を可能にする。圧縮機シリンダ即ちタンク３６の壁と、壁に対向するピストン４０の表面との間に可撓性のダイアフラム６４、６６によって画定された領域を負圧の状態に維持することは、吸入行程における封止の潰れを防止するように作用し、かつ、例えば、海が穏やかである際などのシステムの空気圧力が大気条件まで降下した際にも、封止形状を維持する。可撓性の転動型ダイアフラムを使用することにより、厳密な寸法公差に従って表面を機械加工する必要もなくなる。例えば、表面及び公差は、同様の寸法の地上貯蔵タンクの製造の際に通常生産されるものでよい。
【0028】
圧力調整機タンク６０において、垂直ロッド９８が滑り軸受支持部９６によって調整機タンク６０内に取り付けられており、圧縮機２８からの圧縮空気は、垂直ロッド９８上の浮揚ピストン即ちルーフピストン９４により、下部チャンバ部分５６において加圧状態に維持される。調整機タンク６０の下部チャンバ部分５６内の圧力レベルは、水バラストの量、即ち、重量の調節によって制御され、水バラストは、導管１０４と、浮揚ピストン９４の垂直方向に沿った移動に対応するようにコイル状になったホース１０６とを通じて水ポンプ１０２の動作によって、ピストン９４内の可変容積の水バラストタンク１００に供給されるか、又は水バラストタンク１００から除去される。浮揚ピストン９４は、浮揚ブイが波の運動に起因して前後に揺動するのに伴うバラストタンク内の水のスロッシングを抑制するように、内部にバッフルを備えている。この構成は、不均一な下向きの力が浮揚ピストンの滑り軸受支持部９６に悪影響を与えないようにするために有用である。圧縮機と同様に、可撓性の転動型ダイアフラム１０８、１１０により、浮揚ピストン９４とタンク６０の壁との間には、有効かつ効率的な封止が維持されており、浮揚ピストン９４と圧力調整機タンク６０との間に取り付けられた可撓性の転動型ダイアフラムの間に画定された領域１１２は、導管７２、負圧ポート７４、及び負圧分散プレート７６を通じて作用する真空ポンプ７０により、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）に維持されている。この負圧状態は、圧力を損失することなく、かつ、厳密な寸法公差に従って表面を機械加工する必要なく、効率的で、ほとんど摩擦を伴わないタンク内におけるピストンの往復動を可能にする。圧力調整機タンク６０の上部チャンバ部分１１８は、導管１１９によって可撓性の空気袋１２４の閉鎖空気系領域１３２に接続されており、この結果、調整機タンクの上部チャンバ１１８において周辺圧力を維持しつつ、調整機タンク６０内における浮揚ピストン９４の垂直方向に沿った移動に対応するようにチャンバに流出入する（処理済みの）空気の流れが許容される。
【0029】
圧縮機２８からの圧縮空気の出力は、圧縮機ピストン４０が波の運動に伴って移動方向を反転させるたびにゼロになるが、圧力調整機３０は、圧力調整機タンク６０の下部チャンバ５６から一定圧力の圧縮空気の連続的な流れを供給する。この圧縮空気の連続的な流れは、速度を制御するための膨張可能なトロイドスロットルを有する衝撃空気タービン６２を駆動し、衝撃空気タービン６２は、適切な海底ケーブル（図示せず）によって陸上の電力網に供給される電気を生成する可変負荷制御を有する発電機１２０に対して結合されている。
【0030】
別の実施例においては、本開示の波エネルギ発電システムは、図１０及び図１１に示されているように、閉鎖型汀線設備の形態を有しており、以下、これについて説明する。具体的には、汀線設備２００の空気圧縮機２２８が、例えば、花崗岩からなる岸部などの岸部２０４内に掘削された垂直シリンダの上方に配置されている。第１通路すなわち下部水平接続通路２０６（図１３に更に明確に示されている）が、干潮における海面ＳＬの下方の高度において岸部内に掘削されており、かつ、第２通路すなわち上部水平接続通路２０８が、満潮における海面ＳＨの上方の高度において岸部内に掘削されている。下部通路２０６により、海水ＳＷは、垂直シリンダ２０２内に流出入可能であり、これにより、岸部に対する波Ｗの運動に応じて、垂直シリンダ内における水の高度ＳＩが上昇及び降下する。上部通路２０８は、内部の海水表面が垂直方向に沿って上下動することに伴って、シリンダ２０２に流出入する空気Ａの自由な移動を可能としている。
【0031】
垂直シリンダ２０２の概ね上方に配置されている空気圧縮機２２８は、岸部の上部に取り付けられると共に、圧縮チャンバ２３８を画定する固定式の圧縮機タンク構造２３６を備えている。圧縮機ピストン２４０が、チャンバ２３８内に配設され、かつ、中央ロッド２４２に取り付けられており、この中央ロッドは、垂直シリンダ２０２内の浮揚体２２９に連結されている。浮揚体２２９は、海水の波高の上昇に伴って変位する垂直シリンダ２０２内の水の深さが増大することにより、圧縮機ピストン２４０に対して力を付与する。この力は、海水の波高の降下に伴って変位する垂直シリンダ２０２内の水の深さが減少することにより、圧縮機ピストン２４０を降下させるように反転する。
【0032】
（例えば、図２を参照して）前述したように、圧縮機２２８は、垂直方向に沿って移動する圧縮機ピストン２４０と、固定式の圧縮機タンク２２８との間に可撓性の転動型ダイアフラム封止部２６４、２６６を用いることにより、浮揚体２２９の位置に対する潮汐の影響に適応する。前述のように、可撓性のダイアフラム２６４、２６６の間に画定されている封止領域２６８は、好ましくは、チャンバ２３８内におけるピストン２４０の上向き及び下向きの圧縮行程において転動型ダイアフラムを制御するように、−６インチ（−１５．２ｃｍ）ＷＣ（約−１４９５Ｐａ）に維持されている。
【0033】
前述のように、具体的には、図１及び図２を参照して述べたように、この場合にも、本開示の波エネルギ発電システムの閉鎖型汀線設備２０１の動作の際には、清浄な乾燥空気が、閉鎖導管及び逆止弁系２５２、２５４（図１１）を介して、吸入行程中のチャンバ２３８の上部及び下部部分の各内部に供給される。次いで、この清浄な乾燥空気は、圧縮行程において圧縮され、かつ、閉鎖導管及び逆止弁系２４８、２５０（図１１）を介して、一定圧力の貯蔵タンク２６０（図１１）内に供給される。圧縮機ピストン２４０のそれぞれの行程は、圧縮行程において、圧縮チャンバ部分内に、例えば、約＋２４インチ（＋６１．０ｃｍ）ＷＣ（約＋５９７８Ｐａ）の圧縮力すなわち圧力ＰＣを生成し（ピストン２４０は、矢印Ｆによって示されるように、下向きの圧縮行程において図示されているが、これは一例に過ぎない）、かつ、吸入行程において、圧縮チャンバ部分内に、例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）の吸入力すなわち負圧ＶＣを生成する。説明されるシステムの一実施例においては、ピストン２４０は、空気柱の高さの約６パーセントに等しい垂直距離にわたって移動し、＋２４インチ（＋６１．０ｃｍ）ＷＣ（約＋５９７８Ｐａ）の圧力を生成する（ここで、１気圧は、約＋４０６．８インチ（＋１０３３．２ｃｍ）ＷＣ（約＋１０１３ｈＰａ）に等しい）。
【0034】
図１０を再度参照すると、圧縮機２２８のタンク２３６は、シリンダ２３６に対するピストン２４０の垂直方向に沿った上下動を可能にするように、ピストンの上方及び下方の両方において、十分な高さの間隙をピストン２４０に提供するように寸法が定められる必要がある。浮揚体２２９が一定の浮力を有するように構築されているシステム２０１の実施例の場合には、ピストン２４０は、満潮及び干潮の間の差と最大予測波高との和に等しい高さＨＰを有し、ピストンの上方及び下方の各々における付加的な間隙の高さＨＣは、満潮及び干潮の間の差の半分と最大波高の半分との和に等しい。従って、圧縮チャンバの全体の高さＨＴは、満潮及び干潮の間の差の二倍と最大波高の二倍との和である。
【0035】
また、図１１を参照すると、多数の波エネルギ発電システム２０１から構成されたシステム２００は、岸部２０４に沿って設置可能であり、それぞれの波エネルギ発電システムは、海水の流出入のために下部水平管２０６（図１３）に、かつ、空気Ａの吸排気のために上部水平管２０８（図１０）に接続された垂直の掘削シリンダ２０２（図１０）上に位置している。各システム２０１は、海洋の波Ｗの運動に伴って上昇及び降下するフロート駆動型の圧縮機２２８を備えており、圧縮機２２８は、複数の一定圧力の貯蔵タンク２６０を介して、又は適切な単一の非常に大型の圧力調整機及び貯蔵タンク（破線によって示されている２６１）を介して、衝撃タービン２６２を駆動するように圧縮空気を供給して、発電機２２０を駆動する。閉鎖空気系は、圧縮機２２８を圧力調整機２３０に接続する（逆止弁２５０を有する）導管２４８、調整機を衝撃空気タービン及び発電機の組合体２３４に接続する導管系２２１、及び清浄な乾燥空気を回帰させるように衝撃空気タービン２６２をフロート駆動型の圧縮機２２８に接続する（逆止弁２５４を有する）導管２５２を含む。
【0036】
図１２及び図１２Ａを参照すると、本開示の波エネルギ発電システムの別の閉鎖型汀線設備３０１において、例えば、前述の（図１０の）転動型ダイアフラムの代わりに用いられる液体溝封止構成３０４が示されている。この実施例においては、空気圧縮機３２８は、基部部分３５０と、上部部分３６０と、中間ピストン部分３７０と、から構成されている。基部部分３５０は、円形開放型基部円筒要素３５２から構成されており、この円形開放型基部円筒要素は、下部圧縮チャンバ部分３５６を画定する直立した円筒形の内側壁３５４、及び内側円筒壁３５４との間に円形の液体封止溝３９０を画定する直立した円筒形の外側壁３５８を有する。上部部分３６０は、上部圧縮チャンバ部分３６６を画定し、かつ下向きに延びる円筒壁３６４を有する反転した円形開放型基部円筒要素３６２を備えている。中間ピストン部分３７０は、ピストン体３７２を画定する円形閉鎖型中央円筒要素、ピストン体の対向する壁３７６との間に液体封止溝３９２を画定する直立した円筒壁３７４、及び下向きに延びる外側の円筒形の外側壁３７８を備えている。
【0037】
また、図１２Ｂ〜図１２Ｆを参照すると、下向きに延びるピストン部分３７０の円筒壁３７８が、基部部分３５０によって画定された液体溝３９０内に収容された封止液３０６によって封止された係合状態において、液体溝３９０内に受け入れられるように、基部部分３５０及び中間ピストン部分３７０は、相互に寸法が定められ、かつ構築されており、従って、ピストン体３７２は、下向きの圧縮行程において、圧縮チャンバ部分３５６内の空気を圧縮するように移動する。又、下向きに延びる上部部分３６０の円筒壁３６４が、ピストン部分３５０によって画定された液体溝３９２内に収容された封止液３０６によって封止された係合状態において、液体溝３９２内に受け入れられるように、上部部分３６０および中間ピストン部分３７０も、相互に寸法が定められ、かつ構築されており、従って、ピストン体３７２は、上向きの圧縮行程において、圧縮チャンバ部分３６６内において空気を圧縮するように移動する。前述のように、基部部分３５０、上部部分３６０、及びピストン部分３７０の少なくとも２つの間において、垂直方向に沿って相対的な往復動を実現可能である（例えば、ピストン部分が基部及び上部部分に対して移動する状態において、基部部分及び上部部分を相対的に固定可能であり、或いは、上部部分及び基部部分がピストン部分に対して移動する状態において、ピストン部分を固定可能であり、或いは、相対的な移動の他の組合せが実装可能である）。
【0038】
図１及び図２を参照して説明したように、上部および下部圧縮チャンバの一方における圧縮行程においては、圧縮された空気が、介在する導管２４８及び逆止弁２５０を通じて圧力調整機タンク内に流入する一方、空気が、吸入力により、導管２５２及び逆止弁２５４を通じて、上部および下部圧縮チャンバの他方内に引き込まれる。この構成は、一対の円形液体溝３９０、３９２内の封止液３０６によって提供される封止部３０４を利用しており、この一対の円形液体溝内には、圧縮機ピストン要素３７２の垂直方向に沿った相対的な移動によって生成される正又は負の圧力から周辺圧力を分離する遮断部を提供するように、円形の開放型円筒壁３６４、３７８が中央に配置されている。
【0039】
液体封止型の圧縮機３２８と駆動浮揚体３２９との間の垂直距離は、潮汐による海面高度の変化が、圧縮機ピストン３７２の垂直方向に沿った全行程を越えて、円形液体溝３９０、３９２の必要な深さに対して、半径方向に沿って影響を及ぼさないように、例えば、潮汐補償調節メカニズム３１０により、調節可能である。例えば、圧縮機ピストン３７２のそれぞれの行程は、圧縮行程において圧縮チャンバ部分において、例えば、約＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（約＋４９８２Ｐａ）の圧縮力すなわち圧力ＰＣを生成し（ピストン３７２は、矢印Ｇで示されるような下向きの圧縮行程において示されているが、これは一例に過ぎない）、かつ、吸入行程において圧縮チャンバ部分において、例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）の吸入力すなわち負圧ＶＣを生成する。この結果、吸入行程においては、例えば、３インチ（７．６ｃｍ）の最小液体封止高さＬＳが必要とされ、かつ、圧縮行程においては、例えば、２０インチ（５０．８ｃｍ）の最小液体封止高さＬＣが必要とされる。これらの最小液体封止高さは、水系の封止液及び約１．０の比重を有する他の封止液に対して適用されることができ、その他の比重の封止液に対しては、調節することができる。例えば、水銀（これについては、可能な代替的な封止液として後述する）は、１３．６の比重を有しており、吸入行程における約０．２インチ（５．１ｍｍ）という調節後の最小液体封止高さＬＳと、（圧縮行程における）約１．５インチ（３．８ｃｍ）という調節後の最小液体封止高さＬＣとを必要としている。
【0040】
封止液３０６は、封止を実現するために必要とされる差分液体高さを低減するべく、例えば、いずれも、真水又は海水と比較した場合に、相対的に低い蒸気圧及び高い固有の密度と、不凍性とを有するように選択される。好適な代替的封止液の例は水銀であるが、その他の適切な封止液を利用することも可能である。
【0041】
以上、本開示のいくつかの実施例について説明したが、本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更例が実施可能である。例えば、図１０の実施例に示されている閉鎖型浮揚体システムにおいて、圧縮機タンク２３６は、潮汐の高さ（例えば、満潮と干潮との間）及び波高（例えば、波の山と波の谷との間）の両方の大きな変化に対応するために、垂直方向に沿って大きな寸法を有する必要がある。この問題は、例えば図１２に示されているように、或いは、図１４を参照して後述するように、潮汐調節メカニズム３０１によって対処可能である。
【0042】
また、図１３を参照すると、代替的な実施例において、浮揚体の中立浮揚高度Ｎ（又は、例えば、プラス又はマイナス１２インチ（３０．５ｃｍ）の浮揚レンジＮＲ）を確立するために、浮揚体２２９’に水バラストを追加又は除去し、これにより、基準の高度又は水の平均の高度の潮汐によるシフトを調節可能である。これにより、ピストンの高さ及び間隙の高さから、（図１０を参照して前述した）圧縮機に必要とされる垂直方向に沿った寸法のうち潮汐に起因する成分の半分を除去可能である。結果として、本開示の波エネルギ発電システムの閉鎖型汀線設備２０１は、図１以下を参照して前述した浮揚ブイシステム１０により類似する。
【0043】
図１０及び図１３において、下部接続通路２０６を通じた海水の潮汐による流れによって上部接続通路２０８を通じた空気の流れＡが生成され、この空気の流れＡ（吸気及び排気の両方）が更なるエネルギ源として利用されることも可能である。
【0044】
更に図１３を参照すると、例えば、図１０において利用されているように、圧縮機２２８も、ピストン２４０と圧縮機タンク２３６との間の可撓性の転動型ダイアフラム封止部を有するように示されているが、例えば、図１２及び図１２Ａ〜図１２Ｇを参照して前述したように、液体封止システムを閉鎖型汀線設備に利用することも可能である。
【0045】
例えば、次に、図１４を参照すると、本開示の波エネルギ発電システムの閉鎖型汀線設備４０１の別の代替的な実施例においては、図１２以下を参照して前述したように、圧縮機３０４は、相対的に大きな往復ピストン即ちリフトピストン４０２によって駆動されており、このピストンは、圧縮空気によって駆動されている。ピストン４０２は、岸部４０８内に掘削された垂直シリンダ４０６の上方に配置された閉鎖型ピストンシリンダ４０４内に配設されている。リフトピストンシリンダの下部チャンバ４１８との連通状態にある汀線波サージチャンバ４１２の上方の閉鎖空気柱４１０内の空気は、波が水平接続通路４１４を通じて岸辺へ移動することに伴って、高度が上昇する液体によって圧縮される。前述のように、接続通路４１４により、海水ＳＷは、岸部に対する波Ｗの運動に応じて、垂直シリンダ４０６に流出入し、これにより、垂直シリンダ内の水の高度ＳＩを上昇及び降下させる。圧縮機３０４は、図１０を参照して前述した転動型ダイアフラムの代わりに、例えば、図１２以下を参照して前述した液体封止構成を備えても良い。図面に示されている実施例においては、以下に説明するように、ピストン４０２も、液体封止構成を備えている。
【0046】
更に図１４を参照すると、第１シリンダ４１６は、空気柱４１０との連通状態にある下部チャンバ４１８を画定している。第２反転シリンダ４２０は、第１シリンダ４１６の上方に延在しており、かつ、周辺逃しポート４２４を通じて周辺大気との連通状態にある上部チャンバ４２２を画定している。反転ピストンシリンダ４２６が、第１シリンダ４１６の上方、かつ、第２反転シリンダ４２０内において、延在しており、ピストンシリンダ４０４の下部及び上部チャンバ４１８、４２２の間の漏洩を防止するように、第１及び第２シリンダ４１６、４２０の間に画定された液体溝封止部４３０内の液体４２８により、封止が形成されている。反転ピストンシリンダ４２６は、圧縮機３０４のピストン３７２に装着された中央ロッド３４２を受け入れるアパチャ４３２（例えば、円筒形又は正方形）を画定しており、中央ロッド３４２の周りのスリーブ４３４は、ピストンの上部チャンバ４２２と圧縮機３０４の下部圧縮チャンバ部分３５６との間の空気の漏洩を防止するように、中央アパチャの封止液体４３６内に延在する圧縮ピストン３７２に装着されている。波及び潮汐の運動に起因した通路４１４を通じた水の流れの上昇及び降下に応じて、閉鎖空気柱４１０は、空気圧力によってリフトピストン４０２を上昇及び降下させ、これにより、中央ピストンロッド３４２によってリフトピストン４０２の往復動に対して堅牢に連結されている圧縮機ピストン３７２を上昇及び降下させる。
【0047】
送風機４３８及び逃し弁４４０を備える空気処理装置４３９は、潮汐の高さの変化と調和して閉鎖空気柱４１０及び下部往復ピストンチャンバ４１８内の空気の質量を必要に応じて増減させてピストン４０２の基準線すなわち平均位置を調節するように、導管系４４２を介して閉鎖空気柱４１０との連通状態にある。例えば、図１５を参照すると、潮汐が高くなっている際には、水の平均の高度即ち高さＷＭが垂直シリンダ４０６内において（波の運動と独立して）上昇することに伴って、空気が、逃し弁４４０を通じてチャンバ４１０から放出され、これにより、空気の質量が低減し、かつ、堅牢に連結された圧縮機ピストン３７２及びシャフト３４２と中立浮力往復ピストン４０２の合計重量が比較的一定に維持されると仮定すれば、中立浮力ピストン４０２が主に波サージチャンバ４１２内の波の運動に起因した水の高度のサージ及び降下のみに応じて反応する（即ち、上昇及び降下して圧縮機の上部チャンバ内における空気、及び次いで下部チャンバ内における空気を交互に圧縮する）状態において、中立浮力ピストン４０２の平均位置は、比較的一定に維持される。同様に、潮汐が低くなっている場合にも、中立浮力ピストン４０２が主に波サージチャンバ４１２内の波の運動に起因した水の高度のサージ及び降下のみに応じて反応する（即ち、上昇及び降下して圧縮機の上部チャンバにおける空気、及び次いで下部チャンバにおける空気を交互に圧縮する）状態において、送風機４３８が、空気を閉鎖空気柱４１０内に導入し、これにより、空気の質量を増大させ、かつ、圧縮機３０４の高さに対して比較的一定の高さに維持される垂直柱４０６内の水の平均の高度即ち高さＷＭに対して中立浮力ピストン４０２を上昇させる。
【0048】
往復動する圧縮空気駆動型のピストン構成は、閉鎖空気柱４１０内の空気の量（質量）を調節してサージチャンバ４１２内の水面の高度の中心位置又は平均高さＷＭの上方に圧縮機３０４の平均休止状態中心位置を確立することにより、図１３を参照して前述した浮揚体構成に置き換えられる。
【0049】
図１４Ａを参照すると、例えば、前述の（図１０の）転動型ダイアフラムの代わりに使用される（例えば、図１４に示されている閉鎖型汀線設備４０１などの）本開示の波エネルギ発電システムの閉鎖型汀線設備の空気圧縮機３２８’用の液体溝封止構成３０４’の別の実施例が示されている。この実施例においては、空気圧縮機３２８’（断面図において示されている）は、内側基部部分３５０’及び外側上部部分３６０’を具備する固定式の円筒形圧縮機本体３４９’内において垂直方向に沿って往復動するように配設された中間ピストン部分３７０’から構成されている。内側基部部分３５０’は、下向きに延びる円筒形の内側壁３５２’を有する反転円形開放型基部円筒要素である。上部部分３６０’は、下向きに延びる円筒壁３６２’を有する反転円形開放型基部円筒要素である。下向きに延び、かつ対向する本体３４９’の円筒壁３５２’、３６２’は、水平壁３６７’によって基部において接合されており、下向きに延びる円筒壁３５２’、３６２’は、基部の水平壁３６７’と共に、円形の液体封止溝３９０’を画定している。中間ピストン部分３７０’は、下向きに延びる円筒形の外側壁３７８’を有するピストン体３７２’を画定する反転円形開放型中央円筒要素から構成されている。内側基部部分３５０’と中間ピストン部分３７０’は、共に、下部圧縮チャンバ部分３５６’を画定している。外側上部部分３６０’と中間ピストン部分３７０’は、共に、上部圧縮チャンバ部分３６６’を画定している。
【0050】
圧縮機本体３４９’の内側基部部分３５０’及び外側上部部分３６０’は、下向きに延びる中間ピストン３７０’の円筒壁３７８’が、圧縮機本体３４９’によって画定された液体溝３９０’内に収容された封止液３０６’によって封止された係合状態において、液体溝３９０’内に受け入れられるように、往復動する中間ピストン体３７２’に対して相互に寸法が定められ、かつ構築されている。中間ピストン体３７２’及び中央シャフト３４２’は、固定式の円筒形の圧縮機本体３４９’内で、下部圧縮チャンバ部分３５６’内の空気を圧縮するための下向きの圧縮行程（矢印Ｄ）と、圧縮チャンバ部分３６６’内の空気を圧縮するための上向きの圧縮行程（矢印Ｕ）との間において往復動する。例えば、図１及び図２を参照して前述したように、上部および下部圧縮チャンバ３６６’、３５６’の一方内における圧縮行程においては、圧縮された空気が、介在する導管２４８’及び逆止弁２５０’を通じて圧力調整機タンク（図示されてはいない）に流入する一方、空気が、吸入力により、導管２５２’及び逆止弁２５４’を通じて、上部および下部圧縮チャンバの他方内に引き込まれる。この構成は、円形の液体溝３９０’内の封止液３０６’によって提供される封止を利用しており、円形の液体溝の内部には、圧縮機ピストン要素３７２’の垂直方向に沿った相対的な移動によって生成される正又は負の圧力から周辺圧力を分離する遮断部を提供するように、ピストンの円形開放型円筒壁３７８’が中央に配置されている。
【0051】
圧縮機６２８’の一実施例においては、圧縮機シリンダは、例えば、約１９４インチ（１６フィート２インチ：４．９３ｍ）の有効高さＨＴを有しており、これにより、ピストンが、例えば、約８０インチ（２．０３ｍ）の全移動高さＨＦを有する状態において、圧縮機シリンダに対して、圧縮機ピストン３７２’の垂直方向に沿った上下動のために、例えば、約４０インチ（１．０２ｍ）の間隙高さＨＣを提供している（すべての寸法は、一例に過ぎない）。圧縮機ピストン３７２’のそれぞれの行程は、圧縮行程において圧縮チャンバ部分内に、例えば、約＋１４インチ（＋３５．６ｃｍ）ＷＣ（約＋３４８７Ｐａ）の圧縮力すなわち圧力ＰＣを生成し、かつ、吸入行程において圧縮チャンバ部分内に、例えば、約−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）の吸入力すなわち負圧ＶＣを生成する。この結果、例えば、吸入行程においては、３インチ（７．６ｃｍ）の最小液体封止高さＬＳが必要とされ、かつ、圧縮行程においては、例えば、１４インチ（３５．６ｃｍ）の最小液体封止高さＬＣが必要とされる（前述のように、これらの最小液体封止高さは、水系の封止液又は約１．０の比重を有したその他の封止液に対して適用され、かつ、その他の比重の封止液については、調節することができる）。
【0052】
次に、図１５及び図１５Ａ〜図１５Ｈを参照すると、図１５は、図１４の波エネルギ発電システムの汀線設備の代表的な実施例の概略的な側面図であり、かつ、図１５Ａ〜図１５Ｈは、この代表的な空気圧縮機及び潮汐調節メカニズムアセンブリの要素の寸法を定めるための計算例を示している。
【0053】
図１５の代表的なシステムにおいて、圧縮機３０４は、８７８ポンド（３９８ｋｇ）の重量（図１５Ａにおいて計算されている）、例えば、２０インチ（５０．８ｃｍ）ＷＣ（約４９８２Ｐａ）の出力圧力を有している。又、この圧縮機は、２．００ｍの直径と、約３．１４ｍ２の面積とを有し、かつ、圧縮機ピストンは、２．０ｍの行程を有するとともに、各波に対して１２．２８ｍ３の最大容積を有する。中立浮力リフトピストン４０２は、２４３２ポンド（１１０３ｋｇ）の重量を有している（図１５Ｃにおいて算出されている）。又、リフトピストンは、２．８３ｍの直径、及び約６．２８ｍ２の面積を有し、圧縮機ピストンは、２．０ｍの行程を有する。垂直シリンダ４０６のサージチャンバ４１２は、２．８３ｍの直径、及び約６．２８ｍ２の面積を有し、６．６インチ（１６．８ｃｍ）ＷＣ（約１６４４Ｐａ）の中立圧力、２１．０インチ（５３．３ｃｍ）ＷＣ（約５２３１Ｐａ）の上向き圧力、及び４．５インチ（１１．４ｃｍ）ＷＣ（約１１２１Ｐａ）の下向き圧力を有する。
【0054】
図１５Ａは、例えば、液体封止トラム又は転動型ダイアフラムによる封止のための１メートルの深さを有する側部シリンダを含み、かつ、０．２００インチ（５．１ｍｍ）の壁の厚さを仮定した圧縮機ピストンの重量の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、圧縮機ピストンの合計重量は、８７８ポンド（３９８ｋｇ）である。
【0055】
図１５Ｂは、ピストンの重量（ＷＴ）を持ち上げ、かつ空気を＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（約＋４９８２Ｐａ）まで圧縮し、かつ、−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）において吸入側で空気を引き込むために必要な力の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、ピストンの重量を持ち上げると共に空気を＋２０インチ（＋５０．８ｃｍ）ＷＣ（約＋４９８２Ｐａ）まで圧縮し、かつ、−３インチ（−７．６ｃｍ）ＷＣ（約−７４７Ｐａ）において吸入側で空気を引き込むために必要な力は、４８８３ポンド（２２１５ｋｇ）である。
【0056】
図１５Ｃは、０．２００インチ（５．１ｍｍ）の壁の厚さと、約１８フィート（５．４９ｍ）の長さと６インチ（１５．２ｃｍ）の外径及び４インチ（１０．２ｃｍ）の内径の中央シャフトの重量とを仮定した２．８３ｍ（１１１．５インチ）の外径のリフトピストンの重量の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、中立浮力リフトピストンと中央シャフトの合計重量は、２４３２ポンド（１１０３ｋｇ）である。
【0057】
図１５Ｄは、上向き圧縮行程に必要な力の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、上向き圧縮行程に必要な力は、７３１５ポンド（３３１８ｋｇ）である。
【0058】
図１５Ｅは、上向き圧縮行程に必要とされる圧力（単位：ＷＣ）の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、上向き圧縮行程に必要とされる圧力は、２１．０インチ（５３．３ｃｍ）ＷＣ（約５２３１Ｐａ）である。
【0059】
図１５Ｆは、下向き圧縮行程に必要とされる力の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、下向き圧縮行程に必要とされる力は、１５７３ポンド（７１４ｋｇ）である。
【0060】
図１５Ｇは、下向き圧縮行程に必要とされる圧力（単位：ＷＣ）の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、下向き圧縮行程に必要とされる圧力は、４．５１インチ（１１．５ｃｍ）ＷＣ（約１１２３Ｐａ）である。
【0061】
図１５Ｈは、閉鎖空気柱内の中立圧力（単位：ＷＣ）の計算例を示している。この図に示されている計算例においては、閉鎖空気柱内の中立圧力は、１０．１インチ（２５．７ｃｍ）ＷＣ（約２５１６Ｐａ）である。
【0062】
最後に、図１６を参照すると、圧縮機２８’の別の実施例においては、圧縮機ピストン４０’は、例えば、２．４ｍの直径すなわち幅ＷＰを有し、圧縮機シリンダ３６’は、例えば、２．５ｍの内部直径すなわち幅ＷＣを有し、かつ、ピストンは、例えば、１．２０ｍの垂直方向に沿った高さＨＰを有する一方、圧縮機シリンダは、例えば３．２０ｍの有効高さＨＴを有し、これにより、圧縮機シリンダに対して、圧縮機ピストンが垂直方向に沿って上下動するために、例えば、１．００ｍの間隙高さＨＣを提供している。
【0063】
本開示の理解を容易にするために、上述の波エネルギ発電システム１０は、単一の圧縮機、調整機、空気リザーバ、及び衝撃空気タービンおよび発電機の組合体によって説明したが、本開示によれば、浮揚ブイの１つ又は複数の組において、又は１つの汀線設備において、その他の数のシステム及びシステム部品の少なくとも一方を組み合わせることも可能である。
【0064】
従って、その他の実施例も特許請求の範囲に含まれる。